医用注射针表面飞秒激光加工微结构及其流体性能研究

针对现有医用注射过程中存在的患者不适感和术后愈合效果欠佳等问题，以注射针为研究对象，采用飞秒激光技术在注射针针尖加工微纳结构，系统研究激光参数和加工方式对针尖表面微纳结构尺度的影响。并通过有限元计算与实验相结合的方法，研究不同形态与尺寸的仿生微结构在针管流体动力学中的减阻效应，以缩短针尖在体内的滞留时间并提高药物递送效率。

实验结论
基于飞秒激光在注射针内壁加工出三种不同类型和两种尺寸微结构，并结合流体动力学仿真揭示了微结构减阻机理。有限元结果表明，针管内流体运动总阻力中摩擦阻力占比达95%，压差阻力仅占5%。对流体运动过程中的压力、壁面切应力、速度和湍流动能等关键流体性能分析可知，6种微结构都能在一定程度上减少流动阻力，垂直流向凹槽的减阻能力相较于顺流向凹槽和网状凸起为最佳。同时，微结构的尺寸也会对减阻能力产生影响。对顺流向凹槽和网状凸起而言，深度的增加提高了减阻率，而垂直流向凹槽深度的增加反而削减了其减阻能力。